🌿 工作场所空气中的苯——活性炭吸附与气相色谱法（GC-FID／GC-MS）
三句话速览
用装有两层活性炭（100/50 mg）的活性炭管采集苯蒸气，以1 ml二硫化碳解吸，用GC-FID或GC-MS（SIM，m/z 51和78）分析；标准化方法的下限为0。该检测依据 PN-Z-04016-10:2005；CIOP-PIB方法的范围：采集9 l空气时为0.066–1.32 mg/m³；PN-Z-04016-10：自0.5 mg/m³起。整个程序共 6 个步骤；主要用于：炼油厂、石油化工、乙苯和异丙苯及苯胺生产、加油站和实验室中的卫生条件控制、按PN-EN 482在1/10–2倍NDS范围（0.066–1.32 mg/m³）内评定对1A类致癌物的接触、溶剂、涂料、树脂、橡胶和汽油作业中的测量（同时测定抽提汽油中的苯）。
要点速览
- 标准: PN-Z-04016-10:2005
- 类别: 环境
- 操作步骤数: 6
- NDS: 至2026年4月4日为1.6 mg/m³；自2026年4月5日起为0.66 mg/m³（0.2 ppm）；标注“皮肤”
- CIOP-PIB方法的范围: 采集9 l空气时为0.066–1.32 mg/m³；PN-Z-04016-10：自0.5 mg/m³起
- 采样（CIOP-PIB）: 100/50 mg活性炭管；≤ 1.5 l/h，6 h，9 l
概述
苯（CAS 71-43-2）是易燃的无色或浅黄色液体，有微甜气味（摩尔质量78.11 g/mol，沸点80.1 °C，20 °C时蒸气压101 hPa），其蒸气与空气形成爆炸性混合物；在欧盟被分类为1A类致癌物和1B类致突变物（H350、H340、H372、H304、H225）。它是乙苯、异丙苯、苯胺和环己烷的原料，也是溶剂和汽油组分。在波兰，工作场所空气中苯的测定由PN-Z-04016-10:2005规定：蒸气在活性炭上吸附，用二硫化碳解吸并作气相色谱分析；该方法的最小可测定浓度为0.5 mg/m³。NDS值原为1.6 mg/m³（Dz.U. 2018 poz. 1286［2018年《波兰法律公报》第1286项］，标注“皮肤”），自2026年4月5日起为0.66 mg/m³（0.2 ppm）。因此CIOP-PIB制定了修订方法（Wasilewski、Kondej，PiMOŚP［《工作环境评价的基础与方法》季刊］2026年第2(128)期），范围为0.066–1.32 mg/m³（新NDS的1/10–2倍），符合PN-EN 482，可用FID或MS检测，并在甲苯、正己烷、苯乙烯、乙苯和二甲苯共存下作了验证。验证参数：GC-FID——LOD 0.103 µg/ml，LOQ 0.308 µg/ml，总精密度5.25 %，扩展不确定度23.02 %；GC-MS——LOD 0.76 ng/ml，LOQ 2.27 ng/ml，精密度5.93 %，扩展不确定度25.65 %。采用PN-Z-04016-10的实验室以0.05–0.08 dm³/min的流量向活性炭管采集至多30 dm³；冷藏的样品可稳定7天（按ŚCOP［西里西亚劳动保护中心］的汇总），而在CIOP-PIB方法中为15天。
方法原理
被测空气中所含的苯滞留在吸附管中的活性炭上（两层：100 mg和50 mg，以玻璃纤维隔开），用二硫化碳解吸并作色谱测定。在CIOP-PIB方法中，使至多9 l空气以不大于1.5 l/h的流量通过吸附管（管的短层一侧与抽气泵相连）；即使在高于2倍NDS的浓度下，进入第二层的苯也不超过10 %。把每层活性炭分别倒入带阀的小瓶，加入1 ml降低了苯含量的CS₂并振摇30 min；用未使用过的吸附管以相同方式制备空白试验。GC-FID分析：HP-5色谱柱30 m × 0.32 mm × 0.25 µm，柱温60 °C（4 min）→ 25 °C/min → 190 °C（9.2 min），进样口250 °C，检测器300 °C，氮气25 ml/min，氢气30 ml/min，空气400 ml/min，分流比5:1，进样2 µl。GC-MS分析：RTX-5 silMS色谱柱30 m × 0.25 mm × 0.25 µm，柱温50 °C（4 min）→ 25 °C/min → 190 °C，进样口和传输线280 °C，氦气1 ml/min，分流比10:1，进样1 µl，SIM模式 m/z 51和78。浓度从标准曲线（CS₂中0.58–12.0 µg/ml；R ≥ 0.9999）读取，结果按 X = (C − Cb)·v/(V·d) 计算，其中v——CS₂体积[ml]，V——空气体积[l]，d——回收系数（GC-FID平均1.01，GC-MS平均0.95）。苯的CS₂溶液冷藏可稳定3天；活性炭上的样品可稳定15天。
应用领域
- 炼油厂、石油化工、乙苯和异丙苯及苯胺生产、加油站和实验室中的卫生条件控制
- 按PN-EN 482在1/10–2倍NDS范围（0.066–1.32 mg/m³）内评定对1A类致癌物的接触
- 溶剂、涂料、树脂、橡胶和汽油作业中的测量（同时测定抽提汽油中的苯）
- 在甲苯、正己烷、苯乙烯、乙苯和二甲苯（BTEX）共存下测定苯
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| NDS | 至2026年4月4日为1.6 mg/m³；自2026年4月5日起为0.66 mg/m³（0.2 ppm）；标注“皮肤” |
| CIOP-PIB方法的范围 | 采集9 l空气时为0.066–1.32 mg/m³；PN-Z-04016-10：自0.5 mg/m³起 |
| 采样（CIOP-PIB） | 100/50 mg活性炭管；≤ 1.5 l/h，6 h，9 l |
| 采样（PN-Z-04016-10，按ŚCOP） | 0.05–0.08 dm³/min，至30 dm³；冷藏可稳定7天 |
| 解吸 | 1 ml降低了苯含量的CS₂，在振荡器上30 min；回收率1.01（FID）／0.95（MS） |
| 标准曲线 | 0.58；0.74；1.50；3.00；6.00；12.00 µg/ml |
| GC-FID | LOD 0.103 µg/ml；LOQ 0.308 µg/ml；精密度5.25 %；U = 23.02 % |
| GC-MS（SIM 51、78） | LOD 0.76 ng/ml；LOQ 2.27 ng/ml；精密度5.93 %；U = 25.65 % |
标准
- 标准编号
- PN-Z-04016-10:2005
- 标准名称（波兰语）
- Ochrona czystości powietrza — Badania zawartości benzenu i jego homologów z nasyconym łańcuchem bocznym — Część 10: Oznaczanie benzenu na stanowiskach pracy metodą chromatografii gazowej
- 标准名称（英语）
- Air purity protection — Tests for benzene and its homologues with saturated side chain — Part 10: Determination of benzene at workplaces by gas chromatography
分步操作程序
-
采样
按PN-Z-04008-7使至多9 l空气以不大于1.5 l/h的恒定流量通过活性炭管（短层一侧朝向泵）；采得的样品冷藏保存（可稳定15天）。
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标准溶液
以称量法配制苯在CS₂中的中间溶液（约1 mg/ml）和基础溶液（约0.1 mg/ml）；向六个10 ml容量瓶中各量取58、74、150、300、600和1200 µl基础溶液并用CS₂定容（0.58–12.00 µg/ml）；溶液冷藏可稳定3天。
-
标准曲线
每个标准溶液各进样2 µl（GC-FID）或1 µl（GC-MS）两次；各结果与平均值之差 ≤ 5 %；绘制峰面积对浓度的关系曲线。
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解吸
把每层活性炭分别倒入小瓶，各加入1 ml CS₂，密闭后振摇30 min；用未使用过的吸附管以相同方式制备实验室空白试验。
-
分析
在既定的色谱条件下分析各溶液（测量两次，差值 ≤ 5 %）；从标准曲线读取苯的浓度；检查第二层中的苯 < 10 %。
-
回收率与计算
用六份各100 mg活性炭加入6 µl中间溶液（放置一昼夜后解吸）对照三份比较溶液测定回收系数d；按 X = (C − Cb)·v/(V·d) 计算以mg/m³表示的结果并与NDS比较。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 带氢火焰离子化检测器（FID）的气相色谱仪 | HP-5毛细管柱30 m × 0.32 mm × 0.25 µm；研究中为Agilent 7890A | — |
| 气相色谱－质谱联用仪（可选） | RTX-5 silMS色谱柱30 m × 0.25 mm × 0.25 µm；SIM模式 | — |
| 恒流采样用抽气器（泵） | 研究中为Gilian LFS | — |
| 100/50 mg活性炭管 | 椰壳活性炭，例如SKC | — |
| 约2 ml解吸小瓶，配带阀的瓶盖和硅胶垫 | 不打开瓶即可取出溶液 | — |
| 机械振荡器、5 µl–1 ml注射器、分析天平（分度值 ≤ 0.0002 g） | 以称量法配制标准溶液 | — |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 分析纯苯 | — | 约1.0 mg/ml的中间标准溶液（以称量法把约25 mg溶于25 ml CS₂）和约0.1 mg/ml的基础标准溶液 |
| 降低了苯含量的二硫化碳 | — | 标准溶液的溶剂和解吸用（每层活性炭1 ml） |
| 压缩气体：氮气（载气）、FID用氢气和空气；氦气（GC-MS） | — | 色谱仪的运行 |
| 甲苯、正己烷、苯乙烯、乙苯、二甲苯（用于检查分离度） | — | 方法选择性的检查 |
职业健康与安全
- 苯——1A类致癌物、1B类致突变物，可经皮肤吸收；所有涉及标准溶液的操作均在通风柜中进行，戴耐溶剂手套
- 二硫化碳——高度易燃（自燃温度极低）且有毒；远离热源存放，在通风柜中操作
- FID用氢气——气路须配泄漏检测；CS₂和苯的残液交有资质的机构处置
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-Z-04016-10:2005 — 《Air purity protection — Tests for benzene and its homologues with saturated side chain — Part 10: Determination of benzene at workplaces by gas chromatography》。
该方法的原理是什么？
被测空气中所含的苯滞留在吸附管中的活性炭上（两层：100 mg和50 mg，以玻璃纤维隔开），用二硫化碳解吸并作色谱测定。在CIOP-PIB方法中，使至多9 l空气以不大于1.
测量范围和准确度是多少？
NDS：至2026年4月4日为1.6 mg/m³；自2026年4月5日起为0.66 mg/m³（0.2 ppm）；标注“皮肤”；CIOP-PIB方法的范围：采集9 l空气时为0.066–1.32 mg/m³；PN-Z-04016-10：自0.5 mg/m³起；采样（CIOP-PIB）：100/50 mg活性炭管；≤ 1.5 l/h，6 h，9 l；采样（PN-Z-04016-10，按ŚCOP）：0.05–0.08 dm³/min，至30 dm³；冷藏可稳定7天。
完成检测需要多长时间？
整个程序共 6 个步骤。标准未对每个步骤给出时长——实际用时取决于实验室自身的操作程序。
需要哪些设备？
带氢火焰离子化检测器（FID）的气相色谱仪、气相色谱－质谱联用仪（可选）、恒流采样用抽气器（泵）、100/50 mg活性炭管、约2 ml解吸小瓶，配带阀的瓶盖和硅胶垫、机械振荡器、5 µl–1 ml注射器、分析天平（分度值 ≤ 0.0002 g）。
该检测用于哪些场景？
炼油厂、石油化工、乙苯和异丙苯及苯胺生产、加油站和实验室中的卫生条件控制；按PN-EN 482在1/10–2倍NDS范围（0.066–1.32 mg/m³）内评定对1A类致癌物的接触；溶剂、涂料、树脂、橡胶和汽油作业中的测量（同时测定抽提汽油中的苯）；在甲苯、正己烷、苯乙烯、乙苯和二甲苯（BTEX）共存下测定苯。
需要采取哪些安全防护措施？
苯——1A类致癌物、1B类致突变物，可经皮肤吸收；所有涉及标准溶液的操作均在通风柜中进行，戴耐溶剂手套；二硫化碳——高度易燃（自燃温度极低）且有毒；远离热源存放，在通风柜中操作；FID用氢气——气路须配泄漏检测；CS₂和苯的残液交有资质的机构处置。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-Z-04016-10。